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分子间相互作用力的模型设计

教育学报 1994年第5期 44-44页

作者：李宝兰太原铁路子弟第三中学

分子间相互作用力的模型设计太原铁路子弟第三中学李宝兰中学物理教学大纲要求：“在物理教学过程中，应该通过概念的形成，……，模型的建立，……培养学生的分析、……、想象等思维能力”。为此，在进行分子运动论的教学中，对分子间... 详细信息

分子间相互作用力的模型设计太原铁路子弟第三中学李宝兰中学物理教学大纲要求：“在物理教学过程中，应该通过概念的形成，……，模型的建立，……培养学生的分析、……、想象等思维能力”。为此，在进行分子运动论的教学中，对分子间相互作用力的模型做了进一步的改进，...

关键词：分子间相互作用力分子力弹簧形变互引力模型设计分子间距离中学物理教学物理教学过程分子运动论思维能力

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基于微悬臂阵列对核酸适配子与生物分子相互作用力的研究及其检测

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基于微悬臂阵列对核酸适配子与生物分子相互作用力的研究及其检测

作者：侯慧南昌大学

学位级别：硕士

本论文基于微悬臂阵列研究分子间相互作用力,从而达到检测的目的。详细研究了单链结合蛋白(SSBP)和单链DNA (ssDNA)的相互作用;研究了土霉素(OTC)特异性适配子(OTC-Aptamer)与OTC的相互作用;研究了凝血酶特异性适配子与凝血酶的相互作... 详细信息

本论文基于微悬臂阵列研究分子间相互作用力,从而达到检测的目的。详细研究了单链结合蛋白(SSBP)和单链DNA (ssDNA)的相互作用;研究了土霉素(OTC)特异性适配子(OTC-Aptamer)与OTC的相互作用;研究了凝血酶特异性适配子与凝血酶的相互作用。主要内容如下： 1、将ssDNA (5’-HS-(CH2)6-T7o-3’)通过Au-S共价键合到悬臂表面,在流动体系中研究ssDNA与SSBP的相互作用过程。研究发现悬臂的偏转程度与SSBP的浓度有关,SSBP的浓度越高其与ssDNA的相互作用过程越快,所诱导的悬臂程度偏转也越大;当通入牛血清蛋白及溶菌酶等非特异性蛋白时悬臂则不产生明显的偏转。实验结果表明ssDNA修饰的悬臂对SSBP有较宽响应范围,最低响应浓度为0.008μgmL-1。 2、利用微悬臂阵列传感器在流动体系中研究OTC特异性适配子(5’-GGA ATT CGC TAG CAC GTT GAC GCT GGT GCC CGG TTG TGG TGC GAG TGT TGT GTG GAT CCG AGC TCC ACG TG-(CH2)6-SH-3’)与OTC的相互作用,从而对OTC进行检测。实验结果表明OTC的浓度越高所引起的悬臂偏转程度越大。但与OTC的结构极为相似的四环素,强力霉素等物质则不能引起悬臂的明显偏转。用高浓度的NaCl对已经与OTC结合的悬臂表面进行处理后,该微悬臂阵列仍表现出较强的响应,具有较好的重复性。适配子修饰的微悬臂阵列是一个很好的OTC传感器,具有较高的灵敏度和选择性,检测限能达到0.2nM。 3、将凝血酶特异性的适配子(5’-SH-(CH2)6-GGT TGG TGT GGT TGG-3’)通过Au-S共价键合到悬臂表面,在流动体系中研究凝血酶与凝血酶特异性的适配子的相互作用力及其作用过程。与传统的检测方法不同,微悬臂检测技术是一种免标记的检测手段,并可实时获得凝血酶和DNA适配子相互作用实验信息。实验结果显示微悬臂阵列是一种具有高度特异性和灵敏度的凝血酶检测方法。

关键词：微悬臂阵列分子间相互作用力单链结合蛋白(SSBP) 土霉素(OTC) 凝血酶

有机小分子在Au（111）表面的相互作用力及组装的扫描隧道显微学研究

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有机小分子在Au（111）表面的相互作用力及组装的扫描隧道显微学...

作者：胡晓中国科学技术大学

学位级别：硕士

扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope,STM)不仅能够对表面和表面纳米结构进行高分辨成像,还能进行原位扫描隧道谱(scanning tunneling spectroscopy,STS)测量,甚至对纳米结构进行操纵。自其诞生以来,STM作为一种非常重要的科... 详细信息

扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope,STM)不仅能够对表面和表面纳米结构进行高分辨成像,还能进行原位扫描隧道谱(scanning tunneling spectroscopy,STS)测量,甚至对纳米结构进行操纵。自其诞生以来,STM作为一种非常重要的科学研究工具,已经在物理、化学、材料、生物等学科领域得到了广泛的应用。在本论文中,我们利用低温超高真空扫描隧道显微镜研究了有机小分子在Au(111)表面的相互作用力及组装。在第一章中,我们首先介绍了扫描隧道显微学的基本原理和本论文实验部分所使用的低温超高扫描隧道显微镜的结构及其工作原理,并结合前人工作介绍了STM在表面研究中的应用;其次概括介绍了本论文的研究背景、意义、现状和我们所解决的问题。在第二章中,我们利用STM研究了两种金属酞菁分子在Au(111)表面上的吸附行为,结合理论计算发现了在这个体系中起决定作用的两种相互作用为由分子-衬底电荷转移引起的库仑相互作用和分子-衬底相互作用,并讨论说明了库仑排斥作用和分子-衬底相互作用的竞争对与分子吸附行为的影响。并以此类推解释了几种结构相似的分子在Au(111)表面的吸附行为。在第三章中,我们使用STM观测到了8-乙基卟吩钴(CoOEP)分子在Au(111)表面上的手性自组装分子聚集体。并研究了这种具有手性的分子聚集体结构并不随参与分子数目增多而变化,以及当分子覆盖度非常高时这种手性结构的消失。通过dI/dV map技术证明了分子在组装过程中物理化学结构都没有变化,仅仅是排列组合造成的手性结构的出现。

关键词：扫描隧道显微镜分子间相互作用力手性组装

挥发固体添加剂调控有机太阳能电池性能的研究进展

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高等学校化学学报 2023年第9期44卷 76-87页

作者：宋欣高申正许善磊徐浩周鑫杰朱梦冰郝儒林朱卫国常州大学材料科学与工程学院江苏省光电热能量转换材料与应用工程中心常州213164 南开大学化学学院先进能源材料化学教育部重点实验室天津300071

本体异质结(BHJ)有机太阳能电池(OSC)因具有可溶液制备、绿色无毒及可柔性化等特点而被视为具有广阔应用前景的太阳能电池技术之一.活性层内部的纳米形貌是决定器件性能和工作稳定性的关键因素之一.基于此,研究者先后开发了热退火、溶... 详细信息

本体异质结(BHJ)有机太阳能电池(OSC)因具有可溶液制备、绿色无毒及可柔性化等特点而被视为具有广阔应用前景的太阳能电池技术之一.活性层内部的纳米形貌是决定器件性能和工作稳定性的关键因素之一.基于此,研究者先后开发了热退火、溶剂退火和溶剂添加剂等形貌优化方法.然而,上述处理方式不能与大面积印刷工艺兼容,而且不利于器件内部形貌和性能的稳定性,因此寻找简单高效的形貌调控手段是OSC研究的热点.近年来,挥发固体添加剂因其独特的分子特性,能够与给受体分子间形成较强的相互作用力,被认为是提升OSC能量转换效率(PCE)和稳定性的发展方向.本文系统总结了非卤素及卤素型挥发固体添加剂调控OSC形貌和光伏性能的研究现状,深入讨论了挥发固体添加剂优化活性层形貌的不同机理,包括分子间吸附能、给体与受体的相互作用、晶体成核和生长等;分析了挥发固体添加剂策略所面临的挑战和未来的发展趋势.

关键词：有机太阳能电池挥发固体添加剂非富勒烯受体器件性能分子间相互作用力

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(N_2…CO)^+体系相互作用的密度泛函理论研究

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Chinese Journal of Structural Chemistry 2003年第3期22卷 324-330页

作者：李平步宇翔山东大学理论化学研究所济南250100

在2种密度泛函方法和适宜基组水平上,对(N2…CO)+体系可能存在的相互作用复合物进行了全自由度能量梯度优化,发现势能面上存在2个能量极小点,均为共平面型。比较了它们之间的相对稳定性,并对其进行了轨道成键分析,同时探讨了最稳定结构... 详细信息

在2种密度泛函方法和适宜基组水平上,对(N2…CO)+体系可能存在的相互作用复合物进行了全自由度能量梯度优化,发现势能面上存在2个能量极小点,均为共平面型。比较了它们之间的相对稳定性,并对其进行了轨道成键分析,同时探讨了最稳定结构A的正则振动模式。通过消除基函数引起的重叠误差(BSSE)和零点振动能(ZPVE)的校正,精确求算出复合物结构A、B的相互作用能DE分别为125.0和61.0 kJ/mol, 同等电子体(CO…CO)+相比,二者存在较大的差异。

关键词： (N2…CO)^+耦合体系相互作用密度泛函理论 DFT计算分子间相互作用力

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聚合物的分子结构和器件制备方法影响光伏性能的研究

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聚合物的分子结构和器件制备方法影响光伏性能的研究

作者：蒋秋菊汕头大学

学位级别：硕士

随着全球人口的增加,化石能源消耗也日益增加。太阳能因为其得天独厚的优势,如可再生、绿色环保无污染,来源丰富被认为是未来最有前途的清洁能源之一。在所有太阳能电池种类中,有机太阳能电池（OSCs）由于其器件结构简单、重量轻和可柔... 详细信息

随着全球人口的增加,化石能源消耗也日益增加。太阳能因为其得天独厚的优势,如可再生、绿色环保无污染,来源丰富被认为是未来最有前途的清洁能源之一。在所有太阳能电池种类中,有机太阳能电池（OSCs）由于其器件结构简单、重量轻和可柔性等优点吸引了国内外大量科研人员的注意。近几年,随着非富勒烯受体的出现,特别是ITIC、Y6及其衍生物的出现,最高水准的二元OSCs器件的光电转化效率（PCE）已经超过18%。OSCs器件性能的提高除了归因于材料的研发,还与器件结构和形貌优化息息相关。本文主要聚焦于聚合物给体材料的光电物理性质和器件制备方法对光伏器件性能的影响,取得的成果如下:1)聚合物的溶解度影响逐层沉积器件光伏性能的机制研究:聚合物PNTB6-Cl不溶于氯仿,基于PNTB6-Cl:N3逐层沉积有机太阳能电池（LBL-OSCs）器件的PCE为17.59%,远高于基于PNTB-Cl:N3 LBL-OSCs器件的15.24%和基于PM6:N3控制器件的16.20%。重要的是,PNTB6-Cl优异的批次重复性克服了聚合物给体依赖批次的问题,表明PNTB6-Cl是一种很有前途的聚合物给体。揭示了聚合物的溶解度影响光伏器件性能的机制:在电子受体N3的旋涂中,无定形区的聚合物被清洗掉,留下结晶区域,从而更有利于电子受体的渗入,使LBL膜表面更加光滑,荧光猝灭效率更高;而易溶于氯仿的PNTB-Cl,在沉积电子受体过程中无差别的清洗无定形区和结晶区域。聚合物的溶解度特性可以显著影响LBL-OSCs的电子受体渗入、相分离和光伏性能,该研究对高性能聚合物给体的设计具有重要的指导意义。2)揭示影响光伏性能和器件稳定性的聚合物分子结构因素,对指导聚合物给体材料的合理设计至关重要。通过提高平面性增强π-π堆积是设计聚合物给体材料最常用的策略,不同于该策略,本工作揭示:增强聚合物的分子间相互作用可以显著提高光电转换效率和器件热稳定性。由于共轭链的扭曲,基于NTI的聚合物共轭链通过原子间弱相互作用堆积,而非π-π堆积。降低NTI上的烷基链位阻可以显著增强C=O与H-C间的范德华力,促使PNTB-HD在固体膜中具有更紧密的堆积和氯仿溶液中显示出更强的自聚集效应,从而产生更有效的荧光猝灭率、良好的活性层形貌和更高的载流子迁移率。因此,基于PNTB-HD:N3的两组分光伏器件具有18.15%的PCE,远远高于PNTB-2T:N3的16.77%和PM6:N3的16.28%。且在连续热退火条件下,展现出更优异的热稳定性,PNTB-HD:N3在65℃,128 h热退火后保持了82.9%的初始效率,而PNTB-2T:N3的仅保持73.1%初始效率。本研究说明:聚合单体中引入电负性大的原子且促进更强分子间作用力的形成是合成高性能聚合物给体材料的新策略,这对今后开发高效、热稳定好的OSCs聚合物给体材料具有重要的指导作用。

关键词：噻吩稠合萘单酰亚胺逐层沉积溶解度分子间相互作用力热稳定性

运用密度泛函活性理论研究分子间弱相互作用体系

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运用密度泛函活性理论研究分子间弱相互作用体系

作者：王友娟湖南师范大学

学位级别：硕士

分子间相互作用力被称为弱相互作用力,是化学领域一个焦点课题,受到了很多人的重视。本文运用了密度泛函活性理论(DFT)及密度泛函活性理论(DFRT)研究分子问相互作用体系,包括氢键、卤键和阳离子-π作用等体系。利用密度泛函理论(DFT)和... 详细信息

分子间相互作用力被称为弱相互作用力,是化学领域一个焦点课题,受到了很多人的重视。本文运用了密度泛函活性理论(DFT)及密度泛函活性理论(DFRT)研究分子问相互作用体系,包括氢键、卤键和阳离子-π作用等体系。利用密度泛函理论(DFT)和密度泛函活性理论(DFRT)以及两个能量分解方法(EDA)寻找水团簇的稳定性的决定因素。我们发现不同水团簇的稳定性与其立体排斥能和交换相关能有良好的线性关系。还采用了双变量模型模拟水团簇的稳定性,得到了更好的结果(相关系数大于0.99)。本体系为揭示包括水分子团簇在内的,由弱相互作用组成的分子复合物稳定性的起源和本质提供了有益启示。阳离子-π作用体系中,在密度泛函的理论基础上,我们用苯、苯酚、砒啶、吲哚、呋喃、苯胺、甲基苯胺、苯甲醚分别与四甲基铵形成的复合物为研究体系。研究中,我们发现苯的衍生物与四甲基铵的形成的复合物分子间的相互作用力比较大,表现出较强的吸引力。而且供电子基团可以加强阳离子与芳香体系之间的相互作用能,四甲基铵与芳香体系间的总能量差值与交互相关能△Exc、立体排斥能△Es,静电作用能△Ee都存在很好的线性关系,都是正相关性,对分子间作用力起到积极的影响。静电作用能△Ee与总能量差值的线性关系没有立体排斥能△Es与交互相关能△Exc强。说明其对分子的稳定性,分子间作用力的影响反而可能不如立体排斥能△Es与交互相关能△Exc。卤键的研究已经非常深入,已经有的大量的实验和理论研究,但是双齿卤键却关注很少,双齿卤键对晶体的组装有重要的理论指导作用,所以对双齿卤键的研究是很有必要的。在本工作中,我们选用的体系是一些由含卤原子的RX(X=Cl、Br,R为H和CH3)与硝基甲烷CH3NO2形成的复合物,用密度泛函活性理论来研究和探索双齿卤键的结构性质和能量性质。在这过程我们发现双齿复合物跟两中心复合物相比较而言,不稳定,而且性质更活泼。其中含溴原子的相互作用力要强于含氯原子的复合物。并且双齿复合物中卤原子与两个氧原子有成环的趋势。

关键词：分子间相互作用力密度泛函理论密度泛函活性理论氢键卤键阳离子-π作用

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秸秆超分子表征研究

秸秆超分子表征研究

作者：何磊华北电力大学（北京）

学位级别：硕士

秸秆以其分布范围广、年产量高、经济效益高等优点逐渐成为生物质研究领域的重点。秸秆热解作为生物质能源利用的主要方式之一,对其机理的研究是发展生物质能的主要任务,而对秸秆超分子结构进行表征研究是前提条件。本文采用密度泛函理... 详细信息

秸秆以其分布范围广、年产量高、经济效益高等优点逐渐成为生物质研究领域的重点。秸秆热解作为生物质能源利用的主要方式之一,对其机理的研究是发展生物质能的主要任务,而对秸秆超分子结构进行表征研究是前提条件。本文采用密度泛函理论方法和统计热力学方法,通过秸秆组成成分结构模型及超分子结构模型的构建,分析分子间相互作用力大小及其作用机理,结合模型从微观领域解释宏观物性,对秸秆超分子中的复合体热解情况进行初步研究,从而为今后秸秆热解机理在微观领域的研究提供一定的理论支持。

关键词：秸秆超分子纤维素半纤维素木质素分子间相互作用力

C3-Rg体系的分子间势能面及振动能级的理论研究

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C3-Rg体系的分子间势能面及振动能级的理论研究

作者：孙传智山东师范大学

学位级别：硕士

在过去的几十年中,C分子已经吸引了实验界和理论界的很多关注。C是一个典型的非刚性分子,单重基态的平衡结构是线型的。近年来稀有气体与直线型分子之间形成的范德华复合物受到了广泛的关注, Hsu实验组通过LIF激发和发射技术得到了很多... 详细信息

在过去的几十年中,C分子已经吸引了实验界和理论界的很多关注。C是一个典型的非刚性分子,单重基态的平衡结构是线型的。近年来稀有气体与直线型分子之间形成的范德华复合物受到了广泛的关注, Hsu实验组通过LIF激发和发射技术得到了很多有意义的光谱。但是对于C与稀有气体的弱相互作用的理论报道几乎没有。为了更好的对复杂的分子弱相互作用问题做出解释,需要运用理论计算对实验中测得的分子光谱的归属作出指导,同时实验的正确归属结果也可以反过来验证理论计算的正确性。在C处于单重基态的情况下,运用超分子方法计算得到了复合物C-Rg的从头算分子间势能面。运用三重激发校正的耦合族CCSD(T)方法,选择大的基组,同时引入键函数,采用Counterpoise(CP)方法消除基组重叠误差(BSSE),确定了C-Rg(He\Ne\Ar\Kr)体系处于C振动基态时的精确的从头算势能面。 1该势能面具有较强的各向异性。从势能面上我们可以发现Rg原子在平面内作大振幅的振动,从He到Kr振幅依次减小。体系的分子间作用力越来越强,势井的深度逐渐变深,从He到Kr他们的势阱深度Vm分别为-25.542cm-1、-60.618 cm-1、-156.863 cm-1、-192.710 cm-1,其全程极小值都接近于T构型。其中C-Ne的CCSD(T)势能面与另外三个体系略有不同,在θ=10o和170o附近,出现了较小的势阱,为了验证计算结果的准确性,我们又对C-Ne体系进行了MP4/cc-PVQZ水平上的计算,构建了C-Ne体系的MP4势能面,发现在该体系的MP4势能面上,在θ=10o和170o附近的势阱消失。所以出现C-Ne的CCSD(T)势能面与另外三个体系不同的原因应该是由于方法基组与Ne原子不匹配所引起的。 2采用二维离散变量表象(DVR)方法计算了C-Rg的振动能级及振动束缚态的波函数。计算结果表明,从头算分子间势能面都支持一定数目的振动束缚态,从He到Kr束缚态的数目逐渐增多,计算得到了从基态跃迁到第一激发态的所需要的能量,其数值依次增大,并且与实验光谱达到了很好的吻合。另外,还得到了其振动波函数。振动能级相应的量子数通过波函数的节面结构进行了指定。我们的工作将对实验光谱的观察和C-Rg体系的进一步研究提供有用的信息。

关键词：分子间相互作用力势能面振动光谱离散变量表象方法 C3-Rg